Forskare och studenter, under ledning av experter från University of Colorado vid Boulder och Rutgers University, kommer att bedöma miljöpåverkan och humanitära effekter av ett potentiellt kärnkraftkrig med hjälp av de mest avancerade vetenskapliga verktygen.
Studiens huvudförfattare, professorerna Brian Ton och Alan Robock, har genomgripande studerat kärnkraftshotet i årtionden. De var bland de första som formulerade teorin om "kärnvinter", enligt vilken ett kärnkraftkrig mellan två stater kan kyla delar av planeten, vilket orsakar mass hungersnöd även i länder som inte deltar i kriget.
I sitt arbete som publicerades 1983 tog Ton, Robock och andra fram en studie från 1982 som sade att rök från brinnande skogar, städer och oljeavlagringar orsakade av kärnkraftsexplosioner skulle blockera solljus och kyla jorden. Arbetet med "kärnvinter" publicerades i Science 1983 och uppmärksammade världen över.
"Det överraskar och sorgar mig att de potentiella katastrofala konsekvenserna av ett kärnvapenkrig har upphört att vara ett diskussionsämne som började på 1980-talet," sa Ton. "Ett av målen med denna studie är att utbilda människor om hur farliga dessa vapen är genom att tillhandahålla omfattande vetenskaplig analys av problemen."
För första gången kommer den nya studien att ge en detaljerad utvärdering av kärnkraftspåverkan på jordbruket, havets livsmedelskedja och människor, inklusive mattillgänglighet och migrerande aktivitet. Teamet använder olika scenarier för att beräkna hur mycket rök som kommer att produceras av stadens eldstormar och deras brännbara material.
"Den viktigaste faktorn är mängden rök från bränder orsakade av kärnkraftsexplosioner i städer och industriområden och dess spridning till den övre atmosfären," sade professor Robock. "För första gången kommer vi att simulera eldar och eldstormar med hjälp av detaljerade uppskattningar av vad som kommer att brinna, baserat på nya troliga scenarier för ett kärnvapenkrig."
Även om det globala kärnvapenarsenalen har minskat med cirka 75% sedan slutet av kalla kriget på 1980-talet, finns det fortfarande cirka 15 000 kärnvapen fördelade på nio länder. USA och Ryssland har de flesta av vapnen. Andra medlemmar av kärnkraftklubben är Storbritannien, Kina, Frankrike, Israel, Pakistan, Indien och Nordkorea.
Forskare konstaterar att hotet om en kärnkraftshändelse inte har minskat och det kan uppstå på grund av missförstånd, internationell panik, hackerattacker, terrorism eller åtgärder från en ledande kärnkraft. Nordkorea, som har 10 till 20 kärnvapen, fortsätter att demonstrera sin militära makt - senast lanserade landet en interkontinental ballistisk missil, som förmodligen kan nå Alaska eller Hawaii, och har fördömts av många länder, inklusive USA, Ryssland och Kina.
Kampanjvideo:
Teamet använder superdatorer och sofistikerade klimatmodeller utvecklade av National Center for Atmospheric Research (NCAR) i Boulder för att beräkna mängden brännbart material i större städer och mängden rök som kan genereras från kärnkraftsexplosioner. Forskarna använder också jordbruks- och globala livsmedelshandelsmodeller för att bedöma effekterna av ett potentiellt kärnkraftskrig på grödor och hunger.
"Beräkningar visar att det finns tillräckligt med mat på planeten för att mata människor i 60 dagar, medan matförsörjningen i en genomsnittlig stad bara kommer att pågå i sju dagar," sa Ton. "Vårt samhälles funktion bygger till stor del på vår förmåga att transportera mat, bränsle och andra varor som kommer att drabbas hårt av ett kärnkraftkrig."
2016 publicerade Robock och Ton en kommentar i New York Times under rubriken Let's End the Peril of a Nuclear Winter. I den pekar de på sin studie från 2007 om den möjliga effekten av ett kärnkraftkrig mellan Indien och Pakistan, där varje land detonerar 50 bomber i Hiroshima-storlek.
Enligt dem kommer röken från explosionerna att leda till en sänkning av temperaturen och som ett resultat till en minskning av produktionen av vete, ris, majs och sojabönor globalt med 10-40% inom fem år. Explosioner kan också allvarligt tappa jordens ozonlager, vilket kan skada människors hälsa och miljön.
Det nya projektet fick ett treårigt bidrag på 3 miljoner dollar från Open Philanthropy Project, en välgörenhetsorganisation som fokuserar på finansiering av projekt i fyra kategorier: U. S.-politik, globala katastrofala risker, forskning, hälsa och utveckling.
Som en del av det öppna filantropiarbetet kommer CU Boulder-professor Yongping Hee och hans studenter att bedöma mängden brandfarligt byggnadsmaterial i moderna städer runt om i världen. Professor Julia Lundqvist och hennes studenter kommer att använda sofistikerad väderforskning och prognosmodeller för att modellera hur terräng och dess topografi kan påverka brandbeteendet efter en kärnkraftsexplosion.
Robock arbetar med flera doktorander, inklusive Joshua Coupe, som kommer att hjälpa till med klimatmodellering. En annan av hans doktorander, Guanhu Jhong, kommer att arbeta med jordbruksmodellering. Docent Gal Hohman och doktorand Hainan Zhang kommer att fokusera på ekonomisk modellering.
NCAR-forskarna Charles Bardeen och Michael Mills använder de senaste klimatmodellerna för atmosfär och aerosol för att bättre förstå klimatsystemets svar på sot från bränder.
Baserat på aktuell vetenskaplig kunskap kan en del av den hamna i stratosfären (16–48 km över jordens yta) och förbli i luften i många år eller till och med decennier.
Arbeta med Ton, Bardeen och Mills kommer att spåra utsläppen av gaser och aerosoler från stadsbränder, beräkna deras transport, borttagning och partikelinteraktion med moln, solljus och klimat.
Dessutom kommer Boulder University Assistant Professor Nicole Lovenduski och studenter att studera hur den oceaniska livsmedelskedjan kan förändras som svar på klimatstörningar och den ökade UV-strålningen från kärnkraftsexplosioner.
Deras arbete kommer att ge en tydligare beskrivning av den globala humanitära påverkan, stödd av aktuella uppskattningar av bränder, klimatförändringar och påverkan på livsmedelsproduktion, priser och begränsningar för en rad olika möjliga kärnkraftsscenarier, sade forskare.